JP2017088155A - 電動機の回生制御装置、電動機の回生駆動装置、及び電動補助車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動補助車両の様々な走行状態において、広範囲に回生制御を働かせることで、回生電力を回収する機会を増やす。【解決手段】 電動機の回生制御装置は、車両に設けられ、人力で回転するクランクを通じて駆動される車輪の回転量を検出する車輪回転検出部と、前記クランクの回転量を検出するクランク回転検出部と、前記車輪の回転量に基づいて第１の値を算出し、かつ、前記クランクの回転量に基づいて第２の値を算出し、前記第１の値及び前記第２の値のうち少なくとも前記第２の値に基づいて、前記車輪に駆動力を供給する電動機を通じて回生充電が行われる蓄電装置に対して回生制御を行うための制御情報を算出し、当該制御情報に基づいて前記電動機の回生量を制御する制御部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、電動機の回生制御装置、電動機の回生駆動装置、及び電動補助車両に関する。

電動アシスト自転車などの、電池及びモータを備えた電動補助車両では、二次電池から供給される電力によりモータを駆動するとともに、モータが発電した電力を二次電池に回生充電することができる。このような回生動作について、搭乗者の意思に沿って回生制御を働かせることで、搭乗者にとって違和感を覚えさせないように電動補助車両を動作させることができる。

例えば、ブレーキレバーにセンサを取り付け、搭乗者がブレーキを操作したことをセンサが検知すると、回生制御を働かせる制御手法が知られている(特許文献１)。また、クランクの回転情報をセンサで検知し、クランクの回転数が所定の下限値未満の場合で、かつ、車速が所定速度以上の場合に、回生制御を働かせる制御手法が知られている（特許文献２）。

特開平９−２５４８６１号公報 特許第５２１１１８１号公報

しかし、特許文献１の技術では、搭乗者が意図的にブレーキを作動させた場合に限って回生制御が働くため、電力回収はその時に限られてしまう。つまり、電動補助車両が惰性走行を開始してからブレーキが作動するまでの間には、回生充電は行われない。

また、特許文献２の技術では、クランク回転数が所定値より少ない場合に回生充電を行うため、適切な所定値の設定が必要である。また、クランクの回転数が所定値以上である場合には、回生制御が働かない。

そこで、本発明は、電動補助車両の様々な走行状態において、広範囲に回生制御を働かせることで、回生電力を回収する機会を増やすことができる電動機の回生制御装置、電動機の回生駆動装置、及び電動補助車両を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面に係る電動機の回生制御装置は、車両に設けられ、人力で回転するクランクを通じて駆動される車輪の回転量を検出する車輪回転検出部と、前記クランクの回転量を検出するクランク回転検出部と、前記車輪の回転量に基づいて第１の値を算出し、かつ、前記クランクの回転量に基づいて第２の値を算出し、前記第１の値及び前記第２の値のうち少なくとも前記第２の値に基づいて、前記車輪に駆動力を供給する電動機を通じて回生充電が行われる蓄電装置に対して回生制御を行うための制御情報を算出し、当該制御情報に基づいて前記電動機の回生量を制御する制御部と、を備える。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

本発明によれば、車両の様々な走行状態において、広範囲に回生制御を働かせることで、回生電力を回収する機会を増やすことができる。

本実施形態に係る回生制御装置が適用された電動アシスト自転車の一例を示す外観図である。 本実施形態に係る制御装置を示すブロック図である。 本実施形態における回生制御の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態において車両の走行状態と電動機の動作との関係の一例を示す図である。 本実施形態において車両の走行状態と電動機の動作との関係の他の例を示す図である。 本実施形態において車両の走行状態と電動機の回生充電との関係の一例を示す図である。 本実施形態において、車輪速度及びクランク速度の間の速度差と、回生充電量と、の関係の例を示すグラフである。 本実施形態において、車輪速度のクランク速度に対する割合と、回生充電量と、の関係の例を示すグラフである。 変形例１における回生制御の流れを示すフローチャートである。 変形例２における回生制御の流れを示すフローチャートである。 変形例３における回生制御の流れを示すフローチャートである。 変形例４において、回生充電量の時間変化の例を示すグラフである。 変形例４において、単位時間あたりの回生充電量と、車輪速度及びクランク速度の間の差分の時間変化と、の関係の例を示すグラフである。 変形例４における回生制御の流れを示すフローチャートである。 変形例５において、単位時間あたりの回生充電量と、異なる時刻におけるクランク速度同士の差分の時間変化と、の関係の例を示すグラフである。 変形例５における回生制御の流れを示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。ここでは、電動補助車両の一例として電動アシスト自転車を説明するが、本発明は電動アシスト自転車に限定されるものではない。なお、図面において共通の又は類似する構成要素には同一又は類似の参照符号が付されている。

［電動アシスト自転車の全体構成］
図１を参照して、電動アシスト自転車１の全体構成を説明する。図１は、本実施形態における電動アシスト自転車１の外観図である。図１に示すように、電動アシスト自転車１は、主に、フレーム１１、サドル１３、クランク１４、ハンドル１７、車輪１８、１９、二次電池１０１、制御装置１０２、及びモータ１０５を含んで構成される。二次電池１０１は蓄電装置の一例であり、モータ１０５は電動機に相当する。

具体的には、フレーム１１の一端に、ハンドル１７がフロントパイプ１２を介して取り付けられ、フレーム１１の他端には、サドル１３が取り付けられている。ハンドル１７には、ブレーキを作動させるためのブレーキレバー２０と、搭乗者によるブレーキレバー２０の操作量を検知するブレーキセンサ１０４と、電動駆動力による補助及び回生充電の度合を示す複数の動作モードを選択するための操作パネル１０６と、が取り付けられている。

また、フレーム１１には、クランク１４が取り付けられている。クランク１４は、搭乗者の踏力がペダル１５を介して作用することにより回転する。かかるクランク１４には、搭乗者によるペダル１５の踏み込みによりクランク１４に生ずるトルクを検出するトルクセンサ１０３と、クランク１４の回転を検知するクランク回転センサ１０８と、が設けられている。

車輪１８は、フロントパイプ１２の下端に設けられ、図示しないハブにモータ１０５を内蔵している。かかるモータ１０５により車輪１８が回転駆動され、車輪１８の回転は、車輪１８に取り付けられた前輪回転センサ１０９によって検知される。このように車輪１８及びモータ１０５は電動駆動機構を構成している。本実施形態では、モータ１０５としてブラシレス直流モータが用いられているが、ブラシレス直流モータ以外の種類のモータが用いられてもよい。

車輪１９は、クランク１４に対して車輪１８とは反対側に配置されており、クランク１４との間に架設されたチェーン１６を介して搭乗者の踏力が伝達されることで回転駆動される。このように、クランク１４、チェーン１６、及び車輪１９は、人力駆動機構を構成している。かかる人力駆動機構は、変速機構を備えていてもよい。また、チェーン１６の代わりに伝動ベルトが用いられてもよい。

フレーム１１と車輪１９との間には、二次電池１０１が着脱自在に配設されている。また、二次電池１０１とサドル１３との間には、制御装置１０２が取り付けられている。制御装置１０２は制御回路を内蔵しており、上述した各種センサの出力信号に基づいて、モータ１０５を電動駆動させたり、回生充電させたりするように制御する。このように制御装置１０２は、電動機の回生制御装置として機能する。また、モータ１０５と制御装置１０２とは、電動機の回生駆動装置を構成している。

［制御装置の構成］
図２を参照して制御装置１０２の構成を説明する。図２は、制御装置１０２を示すブロック図である。図２に示されるとおり、制御装置１０２は、制御器１２０と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）ブリッジ１４０と、を有する。

（ＦＥＴブリッジ）
ＦＥＴブリッジ１４０は、二次電池１０１からの直流電流をモータ１０５の巻線に供給するインバータとして機能するブリッジ回路であって、モータ１０５のＵ相，Ｖ相，及びＷ相に対応して６個のスイッチを有している。具体的には、ＦＥＴブリッジ１４０は、モータ１０５のＵ相についてスイッチングを行うハイサイドＦＥＴ（Ｓ_ｕｈ）及びローサイドＦＥＴ（Ｓ_ｕｌ）と、モータ１０５のＶ相についてスイッチングを行うハイサイドＦＥＴ（Ｓ_ｖｈ）及びローサイドＦＥＴ（Ｓ_ｖｌ）と、モータ１０５のＷ相についてスイッチングを行うハイサイドＦＥＴ（Ｓ_ｗｈ）及びローサイドＦＥＴ（Ｓ_ｗｌ）と、を含む。このＦＥＴブリッジ１４０は、コンプリメンタリ型スイッチングアンプの一部を構成している。本実施形態では、上述したＦＥＴブリッジ１４０に含まれるスイッチ素子をオン・オフするためにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が用いられる。

（制御器）
制御器１２０は、上述した各種センサからの出力信号に基づいてモータ１０５の動作を制御する。制御器１２０は、演算部１２１と、クランク回転入力部１２２（クランク回転検出部）と、前輪回転入力部１２３（車輪回転検出部）と、モータ速度入力部１２４と、可変遅延回路１２５と、モータ駆動タイミング生成部１２６と、トルク入力部１２７と、ブレーキ入力部１２８と、ＡＤ入力部１２９と、を有する。

演算部１２１は、操作パネル１０６、クランク回転入力部１２２、前輪回転入力部１２３、モータ速度入力部１２４、トルク入力部１２７、ブレーキ入力部１２８、及びＡＤ入力部１２９の出力信号を受信し、以下で述べる演算を行って、モータ駆動タイミング生成部１２６及び可変遅延回路１２５に対して指示信号を出力する。本実施形態において、演算部１２１は、演算に用いる各種データ、処理途中のデータ等を格納するためのメモリ１３０を内蔵しているが、メモリ１３０は演算部１３０とは別に設けられてもよい。なお、演算部１２１は、プログラムをプロセッサが実行することによって実現される場合もあり、この場合には当該プログラムがメモリ１３０に記録されている場合もある。

演算部１２１について詳細に説明する。演算部１２１は、車輪１８の回転に応じた第１の値を算出する。具体的には、前輪回転センサ１０９が車輪１８の回転を検知すると、車輪１８の回転に応じた信号を出力する。前輪回転入力部１２３は、前輪回転センサ１０９からの信号を受信すると、かかる信号から車輪１８の回転数（回転量）を検出して演算部１２１に出力する。そして、演算部１２１は、後述するように、受信した前輪回転入力部１２３からの信号に基づいて第１の値を算出する。

ここで第１の値は、車輪１８の回転に応じた値であって、モータ１０５に回生動作を行わせるかどうかの判定に利用される。第１の値は、後述する第２の値と対比可能な値であればよく、例えば、車輪１８の回転から推測される車両速度（以下、車輪速度と言う）、車輪１８の回転から推測される走行距離（第１距離）、及び、車輪１８の回転速度をクランク１４の回転速度に換算した数値、を含む。このような第１の値の一例としての車輪速度及び第１距離の算出手法については追って述べる。

また、演算部１２１は、クランク１４の回転に応じた第２の値を算出する。具体的には、クランク回転センサ１０８がクランク１４の回転を検知すると、クランク１４の回転に応じた信号を出力する。クランク回転入力部１２２は、クランク回転センサ１０８からの信号を受信すると、かかる信号からクランク１４の回転数（回転量）を検出して演算部１２１に出力する。そして、演算部１２１は、後述するように、受信したクランク回転入力部１２２からの信号に基づいて第２の値を算出する。

ここで第２の値とは、クランク１４の回転に応じた値であって、上述した第１の値とともに、モータ１０５の回生動作の要否判定に利用される。第２の値は、上述した第１の値と対比可能な値であればよく、例えば、クランク１４の回転から推測される車両速度（以下、クランク速度と言う）、クランク１４の回転から推測される走行距離（第２距離）、及び、クランク１４の回転速度を車輪１８の回転速度に換算した数値、を含む。このような第２の値の一例としてのクランク速度及び第２距離の算出手法については追って述べる。

また、演算部１２１は、モータ速度入力部１２４からの信号に基づいて、モータ１０５の回転速度や、モータ情報を算出する。本実施形態では、モータ１０５の回転子（図示せず）における磁極の位置を検出するためにホール素子（図示せず）が用いられている。モータ１０５の回転子の回転に応じてホール素子から出力されるホール信号は、モータ速度入力部１２４によって受信される。モータ速度入力部１２４は、受信したホール信号からモータ１０５の回転数を検出して、演算部１２１に出力する。そして、演算部１２１は、受信したモータ速度入力部１２４からの信号に基づいて、モータ情報を算出する。モータ情報は、モータの動作を制御するために利用される情報であり、例えば、モータ１０５の回転速度や、モータ１０５の回転数から推測される走行速度（以下、モータ速度と言う）を含む。

更に、演算部１２１は、トルク入力部１２７、ブレーキ入力部１２８、及びＡＤ（Analog-Digital）入力部１２９からの信号を受信する。具体的に述べると、トルク入力部１２７は、クランク１４に作用するトルクを示すトルク信号をトルクセンサ１０３から受信し、かかるトルク信号をディジタル化して演算部１２１に出力する。演算部１２１は、かかるトルク信号を、例えばモータ１０５による回生充電の可否の判定のために利用する。

また、ブレーキ入力部１２８は、ブレーキレバー２０の操作量に応じた制動力を示す制動信号をブレーキセンサ１０４から受信し、かかる制動信号をディジタル化して演算部１２１に出力する。演算部１２１は、かかる制動信号を受信すると、回生動作を開始する。演算部１２１は、ブレーキレバー２０の操作量に応じて回生充電量を制御するようにして、回生による制動力を調整できるようにしてもよい。

また、ＡＤ入力部１２９は、二次電池１０１の出力電圧を測定し、測定された電圧信号を演算部１２１に出力する。演算部１２１は、かかる電圧信号の値に応じて、二次電池１０１の充放電を制御する。過充電による二次電池１０１へのダメージを防ぐため、二次電池１０１の電圧が所定の上限電圧以上にならないように、所定の上限電圧になったら、二次電池１０１に充電しないように制御してもよい。また、過放電による二次電池１０１へのダメージを防ぐため、二次電池１０１の電圧が所定の下限電圧以下にならないように、所定の下限電圧になったら、二次電池１０１から放電しないように制御してもよい。

また、演算部１２１は、操作パネル１０６からの操作信号を受信する。操作パネル１０６は、車両速度、二次電池１０１の残量、後述する動作モードなどを表示するための表示部と、動作モードの変更や前照灯の点灯・消灯のための操作ボタンと、を備えている。動作モードは、電動駆動力による補助及び回生充電の度合を示しており、例えば以下のように複数設定されている。
− 強アシストモード： 電動駆動力による補助を優先する
− 中アシストモード： 電動駆動力による補助と回生充電とをバランスよく作動させる
− 弱アシストモード： 回生充電の機会を増加させる
− オフ： モータを動作させない

演算部１２１は、受信した各種信号を用いて演算を行い、演算結果として進角値を可変遅延回路１２５に出力する。可変遅延回路１２５は、演算部１２１から受信した進角値に基づいて、モータ１０５のホール素子から受信したホール信号の位相を調整し、調整後のホール信号をモータ駆動タイミング生成部１２６に出力する。

また、演算部１２１は、演算結果として得られた、例えばＰＷＭのデューティー比に相当するＰＷＭコードをモータ駆動タイミング生成部１２６に出力する。モータ駆動タイミング生成部１２６は、可変遅延回路１２５からの調整後のホール信号と、演算部１２１からのＰＷＭコードと、に基づいて、スイッチング信号を生成し、かかるスイッチング信号をＦＥＴブリッジ１４０に含まれる各ＦＥＴに対して出力する。なお、モータ駆動の基本動作については、国際公開第２０１２／０８６４５９号パンフレット等に記載されており、本実施の形態の主要部ではないので、ここでは説明を省略する。

（車輪速度とクランク速度）
ここで、車輪速度とクランク速度について説明する。車輪速度は、車輪１８の回転と同期して電動アシスト自転車１が走行していると想定した場合に車輪１８の回転から推定される車両速度を表すものとする。この場合、車輪１８はスリップ等による空転がない状況を想定している。上述したように、車輪１８の回転速度は、例えば前輪回転入力部１２３からの車輪回転情報や、本実施形態のように車輪１８とモータ１０５が一体化しているハブモータを使用している場合にはモータ速度入力部１２４からのホール信号から得られるので、車輪１８の回転速度と車輪１８の径とを用いて車両速度の推定値を算出することができる。かかる車輪速度の算出は演算部１２１において実行される。

また、クランク速度は、クランク１４の回転から推定される車両速度を表すものとする。本実施形態のようにクランク１４の回転によって車輪１９を駆動する電動アシスト自転車１では、クランク１４と車輪１９がリンクして動作している状態を想定すると、クランク１４の回転速度と後述するギア比とを用いて車両速度の推定値を算出することができる。かかるクランク速度の算出は演算部１２１において実行される。

ここで、ギア比は、クランク回転入力部１２２の出力信号に基づくクランク１４の回転速度と、上述した車輪１９の回転速度と、の比率から算出することができる。かかるギア比の算出は演算部１２１において実行される。あるいは、ギア比を検出することが可能な専用変速機から必要な情報を取得してもよい。

［制御装置の動作］
図３を参照して、制御装置１０２の動作、特にモータ１０５の回生制御手順について説明する。図３は、回生制御の流れの一例を示すフローチャートである。

（回生動作の判定）
図３に示されるように、本実施形態では、モータ１０５の回生動作を実行するかどうかが繰り返し判定される。かかる判定は演算部１２１において行われる。具体的には、ステップＳ１１において、前輪回転入力部１２３からの車輪回転情報及びクランク回転入力部１２２からのクランク回転情報に基づいて、車輪速度及びクランク速度が算出されたうえで、次の（式１）を満たすかどうかが判定される。
車輪速度 ＞ クランク速度 ＋ α１， α１≧０ （式１）
ここで定数α１は、車輪速度とクランク速度とに速度差が生じてから回生動作が働く（ＯＮする）までの余裕を示す指標であって、０以上の値として設定される。定数α１が大きいほど、モータ１０５の回生動作がＯＮしにくくなる。

あるいは、上記（式１）の代わりに次の（式１’）が用いられてもよい。
車輪速度 ／ クランク速度 ＞ α２， α２≧１ （式１’）
ここで定数α２もまた、車輪速度とクランク速度とに速度差が生じてから回生動作が働く（ＯＮする）までの余裕を示す指標であって、１以上の値として設定される。定数α２が大きいほど、モータ１０５の回生動作はＯＮしにくくなる。

いずれにしても、ステップＳ１１において（式１）又は（式１’）が満たされないと判定されると、ステップＳ１２においてモータ１０５の回生動作は停止される。一方、ステップＳ１１において（式１）又は（式１’）が満たされていると判定されると、ステップＳ１３においてモータ１０５の回生動作はＯＮとなる。

このように、α１、α２といった定数を適宜調整することで、車輪速度とクランク速度の間にわずかな速度差が生じると直ちに回生動作をＯＮすることもできるし、明らかな速度差が生じた場合に回生動作をＯＮさせることもできる。ここで、回生制御が実行されるとき、車輪速度とクランク速度との速度差が大きいほど、回生量が多くなるように設定されてもよい。

（車両の走行状態とモータの動作との関係）
図４及び図５を参照して、電動アシスト自転車１の走行状態とモータ１０５の動作との関係を説明する。図４及び図５は、電動アシスト自転車１の走行状態とモータ１０５の動作との関係の例を示す表である。ここに、図４及び図５において本実施形態における回生判定と比較される「クランクの回転数に基づく回生判定（比較例）」とは、クランクの回転数が所定回転数（例えば、クランク速度に換算すると時速６ｋｍ）未満であること、つまり、クランク１４が事実上回転していないこと、を判定基準の１つとする回生判定手法を示すものとする。なお、本実施形態と比較例におけるモータ１０５の「駆動動作」は、同一の車輪速度、同一のクランク速度、及び同一のクランクトルクという条件の下で行われるものとする。

具体的に、図４及び図５では、電動アシスト自転車１の走行状態が、車輪速度、クランク速度、及びクランクトルクの３要素における差異に応じてケース１〜ケース６の６態様に分類され、各ケースについて回生及び駆動の動作が行われるか、行われないかが示されている。なお、ケース１〜ケース３では、回生動作の判定式である上記（式１）の定数α１が例えば時速３ｋｍに設定され、ケース４〜ケース６では、定数α１は例えば時速６ｋｍに設定されているものとする。

ケース１では、車輪速度が時速２０ｋｍ、クランク速度が時速２０ｋｍ、クランクトルクが１０Ｎｍであって、電動アシスト自転車１は、発進に伴う加速状態にあるか、搭乗者の踏力を利用して巡行している。この状態では、モータ１０５の駆動動作が実施され、回生動作は、比較例の下でも本実施形態の下でも行われない。

ケース２では、車輪速度が時速２０ｋｍ、クランク速度が時速１５ｋｍ、クランクトルクが０Ｎｍであって、電動アシスト自転車１は惰性走行を行っている。この状態では、モータ１０５の駆動動作は停止される。また、回生動作は、比較例の下では実施されないが、本実施形態の下では、上記（式１）が満たされるため、実行される。ケース２は、典型的には、電動アシスト自転車１が巡行走行から惰性走行へ移行した直後の状態、例えば坂道を下り始めた状態、を示しているところ、本実施形態は、このような状態でも回生充電の機会と捉えて、回生動作を実行する。

ケース３では、車輪速度が時速２０ｋｍ、クランク速度が時速５ｋｍ、クランクトルクが０Ｎｍであって、電動アシスト自転車１は、クランク１４の回転が停止に近い状態で惰性走行している。この状態では、モータ１０５の駆動動作は停止され、回生動作は、比較例の下でも本実施形態の下でも実行される。

ケース４では、車輪速度が時速３０ｋｍ、クランク速度が時速３０ｋｍ、クランクトルクが１０Ｎｍであって、車両が搭乗者の踏力で巡行している。この状態では、モータ１０５の駆動動作が停止され、回生動作は比較例の下でも本実施形態の下でも行われない。

ケース５では、車輪速度が時速３０ｋｍ、クランク速度が時速２０ｋｍ、クランクトルクが０Ｎｍであって、電動アシスト自転車１は惰性走行に移行している。したがって、このケースでは、ケース２と同様に、モータ１０５の駆動動作は停止される。回生動作は、比較例の下では実行されないが、本実施形態の下では、上記（式１）が満たされるため、実行される。本実施形態では、クランク１４が比較的早く回転している段階から回生充電を開始するため、大きな回生電力を獲得する機会が増える。

ケース６では、車輪速度が時速３０ｋｍ、クランク速度が時速２４ｋｍ、クランクトルクが０Ｎｍであって、ケース５よりもクランク１４は回転しているが、電動アシスト自転車１は惰性走行の状態にある。このケースでも、ケース５と同様に、モータ１０５の駆動動作は停止され、回生動作は、比較例の下では実施されないが、本実施形態の下では、上記（式１）が満たされるため、実行される。ただし、ケース５とケース６とにおいて、クランク速度が大きいほど回生量を小さくするようにモータ１０５が調整されてもよい。クランク速度が大きいことは搭乗者の加速の意思を示唆しているため、回生動作に伴う回生制動力を抑えることが好ましいと考えられる。

（一連の走行と回生充電との関係）
図６を参照して、電動アシスト自転車１の発進から惰性走行に至る一連の走行において回生充電が行われる様子を説明する。図６は、電動アシスト自転車１の走行状態とモータ１０５の回生充電との関係の例を示すグラフである。なお、図６において「比較例」とは、図４及び図５において本実施形態における回生判定と比較される「クランクの回転数に基づく回生判定（比較例）」を指すものとする。また、図６における回生充電量は、クランク速度が低下するにつれて増加し、クランク速度が０に等しい程度になると最大となるものとする。

図６では、電動アシスト自転車１が、時刻ｔ０において発進して加速し、時刻ｔ１において定速度での巡行に移行し、時刻ｔ２において惰性走行に移行し、その後、時刻ｔ７において所定速度（例えば時速３ｋｍ）まで走行速度を低下させている。時刻ｔ０から時刻ｔ２までは、本実施形態でも比較例でも、回生充電は行われない。回生充電は、時刻ｔ２から始まる惰性走行中に実施されるが、回生充電の開始時期は本実施形態の方が比較例より先である。

具体的に説明すると、本実施形態における回生充電は、車輪速度とクランク速度との間に定数α１だけの速度差が生じる時刻ｔ２において開始し、クランク速度の低下に伴って増加する。その後、クランク速度が０に等しいほどに低下した時刻ｔ６において、回生充電量は最大となり、車輪速度が所定速度まで低下する時刻ｔ７まで、最大の回生充電量で回生動作が行われる。他方、比較例における回生充電は、クランク速度が所定速度まで低下した時刻ｔ５に至って開始し、時刻ｔ６において回生充電量は最大となり、時刻ｔ７まで、最大の回生充電量で回生動作が行われる。時刻ｔ７以降には、本実施形態でも比較例でも回生動作は行われない。

図６における一連の走行の過程で回生される電力量は、本実施形態及び比較例における回生充電量を示す各曲線と、時間軸と、で囲まれた面積に等しい。したがって、本実施形態における回生充電の方が、比較例よりも面積の差分だけ大きな電力量を回生していることになる。このような結果は、本実施形態が、上述したケース２、ケース５、ケース６のように回生の機会を増やしたことに由来する。

（回生充電量の調節）
図７及び図８を参照して、回生充電量の調節手法を説明する。図７は、車輪速度及びクランク速度の間の速度差に（式１）の定数α１を加えた値と、回生充電量と、の関係の例を示すグラフである。図８は、車輪速度のクランク速度に対する割合と、回生充電量と、の関係の例を示すグラフである。

具体的には、図７の特性線Ｃ１１は、上記（式１）で与えられる判定条件を満たすと、最大回生量で回生充電するようにモータ１０５を制御することを示している。そのため、以下に述べる特性線Ｃ１２〜Ｃ１８に対して最も回生頻度が多く、回生量を多くすることができる。なお、図８の特性線Ｃ２１に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

また、図７における特性線Ｃ１２では、上記（式１）で与えられる判定条件を満たした場合、ある所定の回生量ｙ１１（＞０）から回生充電を開始する。そして、速度差に比例するように回生量を増加させていき、所定の速度差ｘ１２以上の速度差が生じると、所定の最大回生量で回生充電する。そのため、特性線Ｃ１２では、特性線Ｃ１１に次いで回生頻度が多い。回生量に伴って回生制動力が増大することからすると、回生開始時における搭乗者の違和感は、特性線Ｃ１１に比べて少なくなり、乗り心地が良くなる。なお、図８の特性線Ｃ２２に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

また、図７における特性線Ｃ１３では、上記（式１）で与えられる判定条件を満たした場合、回生量の変化量が速度差に伴って小さくなるように増えていく。特性線Ｃ１２に近い効果があるが、特性線Ｃ１２に比べて回生量の急激な変化が少なく、したがって、回生制動力の急激な変化も少ないため、特性線Ｃ１２よりも違和感が少なくなる。なお、図８の特性線Ｃ２３に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

また、図７における特性線Ｃ１４では、上記（式１）で与えられる判定条件を満たしても、直ちに回生動作をせず、所定の速度差ｘ１２（＞ｘ１１）がついたときに、所定の最大回生量で回生充電する。図７に示す制御例のうちで最も回生頻度が少なく、したがって回生制動力が生ずる頻度も少ないから、走行性能への影響が少ない。なお、図８の特性線Ｃ２４に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

また、図７における特性線Ｃ１５では、上記（式１）で与えられる判定条件を満たしても、直ちに回生が働かない。ある所定の速度差ｘ１１（＞０）になってから回生充電を開始する。そのため、特性線Ｃ１４に次いで回生頻度が少ない。また、回生開始から徐々に回生量が増えていくので、回生開始時における搭乗者の違和感は特性線Ｃ１４に比べて少なくなり、乗り心地が良くなる。なお、図８の特性線Ｃ２５に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

また、図７における特性線Ｃ１６では、上記（式１）で与えられる判定条件を満たした場合、回生量の変化量が速度差とともに大きくなるように（例えばｎ次関数のように；ｎ＞１）に増えていく。速度差が少ないときは回生量が少ない。特性線Ｃ１５に近い効果があるが、特性線Ｃ１５に比べて回生量の急な変化が少なく、したがって回生制動力の急激な変化も少ないため、特性線Ｃ１５より違和感が少なくなる。なお、図８の特性線Ｃ２６に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

また、図７における特性線Ｃ１７では、上記（式１）で与えられる判定条件を満たした場合、回生量が速度差に比例して大きくなるように増える。特性線Ｃ１７における比例定数、つまりＣ１７の傾きは、任意の値に設定することが可能である。特性線Ｃ１７に則した制御は、上述した特性線Ｃ１１〜Ｃ１６のなかで、回生量と走行性のバランスが最も中間的な制御となる。なお、図８の特性線Ｃ２７に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

また、図７における特性線Ｃ１８は、特性線Ｃ１７に比べて、速度差が所定速度ｘ１１より大きくならないと回生充電を開始しないので、回生頻度は少なくなる。回生開始後はある所定の回生量ｙ１１から回生充電を開始するので、特性線Ｃ１５に近い効果があるが、回生量は特性線Ｃ１５よりも多くなる。なお、図８の特性線Ｃ２８に則したモータ１０５の制御でも同様の効果を得ることができる。

このように、図７の特性線Ｃ１１〜Ｃ１３及び図８の特性線Ｃ２１〜Ｃ２３に則した制御では、回生頻度が多く、回生量も多くできる、といった利点がある。したがって、これら特性線に基づく制御は、１度の二次電池１０１の充電で走行し得る距離を延ばすことを望む搭乗者や、環境問題に関心のある搭乗者に適している。また、図７の特性線Ｃ１４〜Ｃ１６、Ｃ１８及び図８の特性線Ｃ２４〜Ｃ２６、Ｃ２８に則した制御の特徴は、回生頻度が少なく、回生量も少ないことから、走行性への影響が少ないことである。したがって、かかる制御は、乗り心地を優先する搭乗者に適した制御手法であると言える。また、図７の特性線Ｃ１７及び図８の特性線Ｃ２７に則した制御は、上述のとおり回生量と走行性のバランスに優れている。このような特性の異なる回生パターンを用意することで、搭乗者の好みや走行状態に応じた回生制御を実施することが可能となる。

以上のように、本実施形態では、搭乗者のブレーキ操作を契機とするのではなく、回生動作について特別の意識せずに運転していても、回生制御の頻度が増加する。また、搭乗者にとって違和感なく回生制御が働くような特性線Ｃ１１〜Ｃ１８、Ｃ２１〜Ｃ２８の何れかを選択して設定することができる。また、ペダル１５の漕ぎ具合を調整することで回生充電量を調整することも可能である。その結果、回収する電力が増加するため、充電１回あたりの走行距離の向上が期待できる。さらには、二次電池１０１の容量を少なくしても、走行距離や使用時間を維持することが可能となるため、装置の小型軽量化やコスト削減を期待することもできる。

［変形例１］
図９を参照して、本実施形態の変形例１を説明する。図９は、変形例１における回生制御の流れを示すフローチャートである。変形例１と上述した実施形態との相違は、回生制御の流れにある。よって、以下、回生制御の流れを中心に説明する。

ステップＳ２１において上記（式１）が満たされるかどうかが判定され、満たされない場合には、ステップＳ２２において回生動作が停止されることは、上述した本実施形態に係るステップＳ１１，Ｓ１２と同様である。上記（式１）が満たされる場合、ステップＳ２３において車両速度（例えば車輪速度）が所定速度以上であるかどうかが判定される。ここでいう所定速度は、例えば時速３ｋｍのような低速である。そして、車両速度が所定速度以上である場合には、ステップＳ２４において回生動作が実行され、他方、車両速度が所定速度未満である場合には、ステップＳ２２に移行して、回生動作が停止される。このような各ステップが繰り返し行われる。

低速走行の際に回生動作が行われると、回生制動力により電動アシスト自転車１が減速し、電動アシスト自転車１を停止させようとする際に、停止位置の微調整がしづらくなる。搭乗者のブレーキ操作の微調整により停止できるように、低速走行では回生動作を行わないように制御する。また、搭乗者が電動アシスト自転車１を手で押しているときに、回生動作に伴う回生制動力を電動アシスト自転車１に作用させることを回避することも可能である。

［変形例２］
図１０を参照して、本実施形態の変形例２を説明する。図１０は、変形例２における回生制御の流れを示すフローチャートである。変形例２は、変形例１と同様に、回生制御の流れにおいて本実施形態と異なるので、やはり回生制御の流れを中心に説明することとする。

変形例２では、変形例１における回生制御の流れに、アシストモード（動作モード）の判定が付加されている。つまり、ステップＳ３１において上記（式１）が満たされるかどうかが判定され、満たされない場合には、ステップＳ３２において回生動作が停止されること、また、上記（式１）が満たされる場合、ステップＳ３３において車両速度が所定速度以上であるかどうかが判定されることは、変形例１と同様である。そして、車両速度が所定速度以上である場合には、更に、ステップＳ３４において弱アシストモード（所定のモード）に設定されているかどうかが判定される。弱アシストモードに設定されていると判定されると、回生動作が実行され、他方、弱アシストモード以外の動作モードが設定されている場合には、ステップＳ３２に移行して、回生動作が停止される。このような各ステップが繰り返し行われる。

このように弱アシストモード（所定のモード）に設定されている場合に回生動作を行うことによって、搭乗者の意向に応じたきめ細やかなモータ制御を可能とする。ここでは、ステップＳ３４において特定の一つのアシストモードであるかどうかを判定しているが、複数のアシストモードのいずれか１つが設定されている場合に、回生動作を行うようにしてもよい。たとえば、搭乗者が省電力で動作させることを希望していると推測される、弱アシストモード又は中アシストモードが選択されているときに、回生を行ってもよい。

［変形例３］
図１１を参照して、本実施形態の変形例３を説明する。図１１は、変形例３における回生制御の流れを示すフローチャートである。変形例３は、変形例１、変形例２と同様に、回生制御の流れにおいて本実施形態と異なるので、やはり回生制御の流れを中心に説明することとする。

変形例３では、変形例２における回生制御の流れに、後述する（式２）の判定が付加されている。つまり、ステップＳ４１において上記（式１）が満たされるかどうかが判定され、満たされない場合には、ステップＳ４２において回生動作が停止されること、上記（式１）が満たされる場合、ステップＳ４３において車両速度が所定速度以上であるかどうかが判定されること、そして、車両速度が所定速度以上である場合に、ステップＳ４４において弱アシストモード（所定のモード）に設定されているかどうかが判定されることは、変形例２と同様である。そして、弱アシストモードに設定されていると判定されると、ステップＳ４５において、以下の（式２）が判定される。
前回クランク速度＋α３ ≧ 今回クランク速度， α３≧０ （式２）
かかる（式２）が満たされていると判定されると、ステップＳ４６において回生動作が実行され、他方、（式２）が満たされていない場合には、ステップＳ４２に移行して、回生動作が停止される。そして、ステップＳ４７においてクランク速度が更新されたうえで、上記の各ステップが再度実行される。

ここで、定数α３を適切な値に設定することで、クランク速度が増加するような変化が生じた場合に回生動作を停止することができる。（式２）を満たしていないとき、つまり、最新のクランク速度が上昇したときは、搭乗者に加速の意思がある場合なので、回生を停止することで搭乗者の意図に沿うように回生制御を行うことが可能となる。

［変形例４］
図１２〜図１４を参照して、本実施形態の変形例４を説明する。図１２は、変形例４において回生充電量の時間変化の例を示すグラフである。図１３は、変形例４において単位時間あたりの回生充電量と、車輪速度及びクランク速度の間の差分の時間変化と、の関係の例を示すグラフである。図１４は、変形例４における回生制御の流れを示すフローチャートである。変形例４では、回生制動力による急激な減速を抑制するために、スルーレートの概念が新たに導入される。ここにスルーレートは、回生充電量が単位時間当たりに変化できる割合として規定される。以下、スルーレートを中心に説明することとする。

例えば、搭乗者がペダル１５を漕ぐ動作を急に停止した場合に、急に回生制御が働いて、急激な減速感が発生してしまうことがある。そこで、変形例４では、回生制御を働かせる際にスルーレートを設定し、車輪速度とクランク速度との差分の時間変化に応じてスルーレートの設定値を調整することで、回生制動によるショックを和らげることとしている。
例えば、上述した図７の特性線Ｃ１１〜Ｃ１８及び図８の特性線Ｃ２１〜Ｃ２８において決定された回生量に対して、スルーレートを設定することができる。なお、スルーレートは、所定の設定値のみで使用しても良いし、複数の設定値から選択して使用しても良い。複数のスルーレートを設定することで、搭乗者の挙動に適した回生制御をすることができるため、乗り味を向上させることが期待できる。

（スルーレートの例）
図１２を参照して、スルーレートの例を説明する。図１２では、横軸に時刻ｔを、縦軸に単位時間当たりの回生量（スルーレート）をそれぞれ取り、異なる８組のスルーレートの例を示す特性線Ｃ３１〜Ｃ３４が示されている。以下、特性線Ｃ３１〜Ｃ３４を順に説明する。

特性線Ｃ３１及びＣ３２は、スルーレートの設定値が０％〜１００％まで時刻ｔに比例して変化する点で共通している。ただし、これら特性線は時刻ｔ０から最大の回生量に至るまでの時間において異なり、特性線Ｃ３１では時刻ｔ１で、特性線Ｃ３２では時刻ｔ２で、それぞれ最大の回生量に達する。ｔ１＜ｔ２であるため、特性線Ｃ３１に比べて、特性線Ｃ３２の方が回生量１００％に達するまでの時間が長い。つまり、特性線Ｃ３１は、特性線Ｃ３２よりも急激な回生量の変化を示す。かかる急激な回生量の変化は、短い時間で大きな回生量や制動力を得られるため、特性線Ｃ３１はこのような特性を好む搭乗者に適している。他方、特性線Ｃ３１に比べて回生量の変化が少ない特性線Ｃ３２では、回生制動力に伴う違和感が少ない動作が期待できる。

また、特性線Ｃ３３及びＣ３４のように所定のオフセットを設定してもよい。つまり、特性線Ｃ３３及びＣ３４では、時刻ｔ０において回生量が０％からｙ３１％［０＜ｙ３１＜１００］に立ち上がった後、時刻ｔに比例して回生量が増加し、時刻ｔ１又は時刻ｔ２（＞ｔ１）で、最大の回生量に到達する。このように、特性線Ｃ３３及びＣ３４では、特性線Ｃ３１、Ｃ３２に比べて、初動から回生量の多い制御が行われるため、速やかに強い回生量や制動力を得ることを望む搭乗者に適している。また、特性線Ｃ３３に比べて、特性線Ｃ３４の方が回生量１００％まで達するまでの時間が長いので、特性線Ｃ３１、Ｃ３２の関係と同様に、回生量と制動力を重視する場合は特性線Ｃ３３を、搭乗者の違和感の軽減を重視する場合は特性線Ｃ３４を、それぞれ使用するとよい。

次に、特性線Ｃ３５、Ｃ３６について説明する。特性線Ｃ３３、Ｃ３４では、回生量が所定のオフセット後に線形的に増加するところ、特性線Ｃ３５，Ｃ３６は、回生量にオフセットはなく、曲線的ないし非線形な増加を示している。したがって、特性線Ｃ３５，Ｃ３６は、特性線Ｃ３３，Ｃ３４よりも回生量の増加時における制動力の変化が比較的小さくなるため、乗り味の向上が期待できる。なお、特性線Ｃ３５，Ｃ３６の間の相違は、最大の回生量に至るまでの時刻ｔ１、ｔ２（ｔ１＜ｔ２）であり、特性線Ｃ３１、Ｃ３２の関係と同様に、回生量と制動力を重視する場合は特性線Ｃ３５を、搭乗者の違和感の軽減を重視する場合は特性線Ｃ３６を使用するとよい。

特性線Ｃ３７、Ｃ３８では、特性線Ｃ３５，Ｃ３６と同様に、回生量が曲線的な増加を示す。ただし、特性線Ｃ３７、Ｃ３８では、回生開始時における回生量の増加割合は比較的小さく、時間とともに回生量を大きく増加させている。したがって、特性線Ｃ３７、Ｃ３８を採用することで、更に制動の変化を緩やかにすることが期待できる。

特性線Ｃ３９では、スルーレートが実質ない動作となる。この場合、もっとも急激に回生量や制動力を得ることができる。
このように、直線的、曲線的、オフセットあり、などの様々なスルーレートを使用することができる。いずれのスルーレートの設定を選択するかは、搭乗者による指示に基づいてもよいし、後述するように、走行状態に応じて演算部１２１によって適宜行われてもよい。

（スルーレートの選択手法）
図１３及び図１４を参照して、スルーレートの選択手順の一例を説明する。ここでは、スルーレート選択の際に、以下に述べる値（第３の値）ａ１を使用する。

まず、ある時刻ｔ０（例えば現在の時刻）における車輪速度v0(Tire)とクランク速度v0(Crank)との間の差分v0(Tire-Crank)と、時刻ｔ０より前の時刻ｔ１における車輪速度v1(Tire)とクランク速度v1(Crank)との間の差分v1(Tire-Crank)と、の差Δv(Tire-Crank)を算出し、次の（式３）のように、かかる速度差Δv(Tire-Crank)を時間Δｔ（＝ｔ０−ｔ１）で除して時間微分をとることで、加速度の次元を有する値ａ１を算出する。
a1 = [{v0(Tire) - v0(Crank)} - {v1(Tire) - v1(Crank)}]/Δt
= [v0(Tire-Crank) - v1(Tire-Crank)}]/Δt = Δv(Tire-Crank)/Δt ・・（式３）
以下、加速度の次元を有する値ａ１を加速度ということがある。

そして、図１３における特性線Ｃ４２の例では、上述のようにして算出された値ａ１を、予め設定されている閾値ａ１（ｔｈ）と比較し、値ａ１が閾値ａ１（ｔｈ）未満であるか閾値ａ１（ｔｈ）以上であるかで、スルーレートをステップ状に変化させる。つまり、値ａ１が閾値ａ１（ｔｈ）以上であると、スルーレート１を選択し、また、値［ａ１］が閾値ａ１（ｔｈ）未満であると、スルーレート１より回生量の増加割合の少ないスルーレート２を選択する。なお、閾値ａ１（ｔｈ）は複数設定されてもよい。

また、上記のようにスルーレートが選択される場合、スルーレートが選択される手順は、図１４のように進められる。つまり、ステップＳ５１において、上述のように算出された最新の値ａ１が閾値ａ１（ｔｈ）と比較される。値ａ１が閾値ａ１（ｔｈ）より大きい場合、手順はステップＳ５２に進み、スルーレート１が設定される。他方、値ａ１が閾値ａ１（ｔｈ）未満である場合、ステップＳ５３においてスルーレート２が設定される。そして、このようなステップＳ５１〜Ｓ５４が、最新の値ａ１が算出されると、実行される。

あるいは、図１３の特性線Ｃ４１のように、スルーレートが値ａ１に比例して増加するようにスルーレートを設定することも可能である。

（走行ケースに即したスルーレートの選択例）
走行ケースに即してスルーレートの選択例を説明する。ここでは、図１３の特性線Ｃ４２を利用し、閾値ａ１（ｔｈ）を２．４５［ｍ／ｓ^２］（約０．２５Ｇ）とする。

第１の走行ケースは、車輪速度１５［ｋｍ／ｈ］、クランク速度１５［ｋｍ／ｈ］で走行していた車両が、１秒後に車輪速度１５［ｋｍ／ｈ］、クランク速度が０［ｋｍ／ｈ］となった場合である。このケースは、一定走行中にクランクが急減速した場合に相当し、搭乗者が減速を意図している可能性が高いと考えられる。したがって、この場合、早く回生制動を発動すべきである。

このとき、Δv(Tire-Crank)＝１５−０＝１５［ｋｍ／ｈ］、Δｔ＝１［ｓ］、ａ１≒４．１７［ｍ／ｓ^２］となる。したがって、ａ１≧ａ１（ＴＨ）となり、スルーレート１が選択される。

第２の走行ケースは、車輪速度1５［ｋｍ／ｈ］、クランク速度１５［ｋｍ／ｈ］で走行している車両が、１秒後に車輪速度１５［ｋｍ／ｈ］、クランク速度が１０［ｋｍ／ｈ］となった場合である。このケースは、一定走行中にクランクがゆっくり減速した場合に相当し、搭乗者が減速を意図していない可能性があると考えられる。したがって、この場合、ゆっくり回生制動を発動すべきである。

このとき、Δv(Tire-Crank)＝１５−１０＝５［ｋｍ／ｈ］、Δｔ＝１［ｓ］、ａ１≒１．３９［ｍ／ｓ^２］となる。したがって、ａ１＜ａ１（ＴＨ）となり、スルーレート２が選択される。

このように、一定走行中にクランクを急減速させると、早く最大値に至るようなスルーレートが選択され、クランクをゆっくり減速させると、比較的遅く最大値に至るようなスルーレートが選択される。

このように常に現在の値ａ１に応じてスルーレートを選択して使用することができる。もっとも、一度選択したスルーレートを、所定の条件が満たされるまで連続して使用してもよい。例えば、一度選択したスルーレートを、回生量が最大に達するまで使用してもよい。あるいは、一度選択したスルーレートを一定時間継続して使用する、としてもよい。こうすることで、例えば悪路などを走行しているために速度の急変が続いても、スルーレート選択がその都度発生しなくなり、違和感の低減や乗り味の向上が期待できる。

［変形例５］
図１５及び図１６を参照して、本実施形態の変形例５を説明する。図１５は、変形例５において単位時間あたりの回生充電量と、異なる時刻におけるクランク速度同士の差分の時間変化と、の関係の例を示す、図１３と同様のグラフである。図１６は、変形例５における回生制御の流れを示す、図１４と同様のフローチャートである。

変形例５は、変形例４と同様に、単位時間当たりの回生充電量（スルーレート）が変化する。ただし、スルーレートの選択が、異なる時刻におけるクランク速度同士の変化量に応じて行われる点で、変形例４と相違する。よって、この点を中心に説明することとする。

変形例５では、スルーレート選択の際に、車輪速度を使用せず、クランク速度だけを利用する。具体的には、異なる時刻ｔ０、ｔ１（ｔ０＜ｔ１）におけるクランク速度v0(Crank)、v1(Crank)を使用して速度差Δv(Crank)を求め、次の（式４）のように時間Δｔ（＝ｔ１−ｔ０）で除する（時間微分をとる）ことで、クランク加速度a(Crank)を求める。かかるクランク加速度は第３の値に相当する。
[v1(Crank) - v0(Crank)]/Δt = Δv(Crank)/Δt = a(Crank) ・・・ （式４）
ここで、スルーレート選択の閾値をa(Crank)(TH)とする。

変形例４と同様に、走行ケースに即してスルーレートの選択例を説明する。ここでは、図１５の特性線Ｃ５２を利用し、閾値a(Crank)(TH)を２．４５［ｍ／ｓ^２］（約０．２５Ｇ）とする。

第１の走行ケースとして、クランク速度が１５［ｋｍ／ｈ］から１秒後に０［ｋｍ／ｈ］となった場合、つまり、クランク１４が急減速した場合を考える。このとき、クランク加速度a(Crank)≒４．１７ｍ／ｓ^２となる。a(Crank) ≧ a(Crank)(TH)であるから、スルーレート１’が選択される。

第２の走行ケースとして．クランク速度が１５［ｋｍ／ｈ］から１秒後に１０［ｋｍ／ｈ］となった場合、つまり、クランク１４がゆっくり減速した場合を考える。このとき、a(Crank)≒１．３９ｍ／ｓ^２となる。a(Crank) < a(Crank)(TH)のため、スルーレート２’が選択される。

このように、変形例５でも、一定走行中にクランクを急減速させると、早く最大値に至るようなスルーレートが選択され、クランクをゆっくり減速させると、比較的遅く最大値に至るようなスルーレートが選択される。

変形例５においても、スルーレートを複数選択することができる。この場合、選択の組み合わせについては、電動アシスト自転車１の走行モード等によって変えてもよい。例えば、弱アシストモードが設定されている場合、搭乗者が省エネルギー走行を重視している可能性があるので、回生量の増加割合が多くなるようにスルーレートを設定してもよい。一例を挙げると、特性線Ｃ３５，Ｃ３６で示されるスルーレートをクランク加速度a(Crank)によって切り替えるとよい。反対に、強アシストモードが設定されている場合、搭乗者は走行性能を重視している可能性があるので、回生量の増加割合が少なくなるようにスルーレート設定してもよい。一例を挙げると、特性線Ｃ３７，Ｃ３８で示されるスルーレートをクランク加速度a(Crank)によって切り替える。

別の例として、車両の特徴や車種によってスルーレートを選択してもよい。例えば、タイヤ径が大きい車両、またはスポーツタイプの車両などでは、走行性能を重視させ、それ以外は回生性能を重視させてもよい。

［変形例６］
変形例５までは、少なくともクランク速度に着目して回生動作を制御したが、これ以外の関係に着目して制御を行ってもよい。変形例６では、車輪１８の回転から推定される走行距離（第１距離）と、クランク１４の回転から推定される走行距離（第２距離）と、の関係が用いられる。つまり、変形例６では、車輪１８の回転に応じた累積値と、クランク１４の回転に応じた累積値と、を比較し、車輪１８の回転に応じた累積値の方が大きいときに回生動作を行うこととする。

具体的に述べると、搭乗者の踏力がクランク１４に作用している状態では、車輪１８の回転から推定される累積走行距離と、クランク１４の回転から推定される累積走行距離は一致する。他方、搭乗者の踏力がクランク１４に作用していない状態では、車輪１８の回転から推定される累積走行距離は、クランク１４の回転から推定される累積値より大きくなる。したがって、この状態のときに、回生を行うようにする。

車輪１８の回転情報は、車輪回転センサ１０９から取得できる。また、クランク１４の回転情報は、クランク回転センサ１０８から取得できる。そこで、例えば、車輪回転センサ１０９から出力されたパルス信号を前輪回転入力部１２３が受け、車輪１８の回転数を示すパルス情報として演算部１２１へ送り、演算部１２１においてパルス情報を累積させ、走行距離に相当する情報を算出する。同様に、クランク回転センサ１０８から出力されたパルス信号をクランク回転入力部１２２が受け、クランク１４の回転数を示すパルス情報を演算部１２１へ送り、演算部１２１においてパルス情報を累積させ、走行距離に相当する値を算出する。このようにして算出された累積値を演算部１２１で比較することにより回生を制御する。その他の付随する制御は、車輪速度とクランク速度の比較による実施形態と同様に実施してもよい。

［まとめ］
以上説明したように、電動機の回生制御装置１は、電動アシスト自転車１に設けられ、人力で回転するクランク１４を通じて駆動される車輪１９の回転量を検出する前輪回転センサ１０９と、クランク１４の回転量を検出するクランク回転センサ１０８と、車輪１９の回転量に基づいて第１の値を算出し、かつ、クランク１４の回転量に基づいて第２の値を算出し、第１の値及び第２の値のうち少なくとも第２の値に基づいて、車輪１９に駆動力を供給するモータ１０５を通じて回生充電が行われる二次電池１０１に対して回生制御を行うための制御情報を算出し、当該制御情報に基づいてモータ１０５の回生量を制御する演算部１２０と、を備えている。ここで、第１の値は、車輪１９の回転量に基づいて算出された速度を示す値（車輪速度）であり、第２の値は、クランク１４の回転量に基づいて算出された速度を示す値（クランク速度）でもよい。あるいは、第１の値は、車輪１９の回転量に基づいて算出された距離を示す値（第１距離）であり、第２の値は、クランク１４の回転量に基づいて算出された距離を示す値（第２距離）でもよい。かかる実施形態によれば、回生の機会を増やすことができるため、効率よく電力回生できる。したがって、二次電池１０１の充電１回あたりの走行距離を延ばすことが可能となる。

また、演算部１２０は、第２の値（クランク速度又は第２距離）に対する第１の値（車輪速度又は第１距離）の割合が所定の割合よりも大きくなると、二次電池１０１に対して回生充電を行うように、モータ１０５を制御してもよい。例えば、車輪速度のクランク速度に対する比率がクランク速度の変化によって受ける変動は、電動アシスト自転車１が高速走行を行っている時の方が、電動アシスト自転車１が低速走行を行っている時よりも小さい。そのため、電動アシスト自転車１が高速で走行するほど、上述した比率が所定の割合を上回る機会が減少し、回生の機会が減少するので、走行性を重視したい場合に有効である。

また、演算部１２０は、第２の値（クランク速度又は第２距離）に対する第１の値（車輪速度又は第１距離）の割合が所定の割合よりも大きくなるにつれて、二次電池１０１に対する回生充電量が増大するように、モータ１０５を制御してもよい。かかる実施形態によれば、回生による電力回収量を増やすことができる。したがって、搭乗者の違和感を減らしつつ、回生電力を多くできるので、乗り心地と回生電力とを両立させることができる。

また、演算部１２０は、第２の値（クランク速度又は第２距離）に対する第１の値（車輪速度又は第１距離）の割合が所定の割合を超えると、二次電池１０１に対する回生充電量が所定量となるように、モータ１０５を制御してもよい。かかる実施形態によれば、例えばクランク速度に対する車輪速度の割合が所定の割合を超えると、最大の充電量で回生することができる。したがって、明らかな坂道などで有効に機能するとともに、走行性への影響が少ない。

また、演算部１２０は、第１の値（車輪速度又は第１距離）が第２の値（クランク速度又は第２距離）よりも大きくなると、二次電池１０１に対して回生充電を行うように、モータ１０５を制御してもよい。かかる実施形態によれば、低速走行時でも高速走行時でも所定の速度差で回生制御の判定を行うことができる。そのため、高速走行時でも回生動作が働きやすくなるので、回生性能を重視したいときに有効である。

また、演算部１２０は、第１の値（車輪速度又は第１距離）と第２の値（クランク速度又は第２距離）との差分が大きくなるにつれて、二次電池１０１に対する回生充電量が増大するように、モータ１０５を制御してもよい。かかる実施形態によれば、回生による電力回収量を増やすことができる。したがって、搭乗者の違和感を減らしつつ、回生電力を多くできるので、乗り心地と回生電力とを両立させることができる。

また、演算部１２０は、第１の値（車輪速度又は第１距離）と第２の値（クランク速度又は第２距離）との差分が所定値を超えると、二次電池１０１に対する回生充電量が所定量となるように、モータ１０５を制御してもよい。かかる実施形態によれば、十分な速度差がでたら、最大の充電量で回生することができる。したがって、明らかな坂道などで有効に機能するとともに、走行性への影響が少ない。

また、演算部１２０は、第１の値（車輪速度）が所定速度未満を示す値であると、二次電池１０１に対する回生充電を停止するように、モータ１０５を制御してもよい。あるいは、演算部１２０は、第１の値（第１距離）が所定距離未満を示す値であると、二次電池１０１に対する回生充電を停止するように、モータ１０５を制御してもよい。かかる実施形態によれば、搭乗者が電動アシスト自転車１を停止させようとする際に、停止位置の微調整をしやすくなる。また、搭乗者が電動アシスト自転車１を手押しするときに、回生動作を停止させ、回生制動力による抵抗の増加を防止することができる。

また、演算部１２０は、第１の値（車輪速度又は第１距離）と第２の値（クランク速度又は第２距離）との差分の所定時間あたりの変化量を示す第３の値ａ１に基づいて、モータ１０５の回生量の増加の割合（スルーレート）が変化するように、モータ１０５を制御してもよい。回生制御を働かせる際にスルーレートを設定し、車輪速度とクランク速度との差分の時間変化に応じてスルーレートの設定値を調整することで、回生制動によるショックを和らげることが可能となる。例えば、演算部１２０は、第３の値ａ１が基準値ａ１（ｔｈ）より大きくなると、モータ１０５の回生量が第１の割合（スルーレート１）で増加するようにモータ１０５を制御し、第３の値ａ１が基準値ａ１（ｔｈ）より小さくなると、モータ１０５の回生量が第１の割合より小さい第２の割合（スルーレート２）で増加するようにモータ１０５を制御してもよい。あるいは、演算部１２０は、第３の値ａ１が大きくなるにつれて、モータ１０５の回生量の増加の割合（スルーレート）が増加するようにモータ１０５を制御してもよい。

また、演算部１２０は、第１時刻ｔ１における第２の値（クランク速度又は第２距離）と第１時刻ｔ１より前の第２時刻ｔ０における第２の値（クランク速度又は第２距離）との差分の所定時間あたりの変化量を示す第３の値a(Crank)に基づいて、モータ１０５の回生量の増加の割合（スルーレート）が変化するように、モータ１０５を制御してもよい。回生制御を働かせる際にスルーレートを設定し、異なる時刻におけるクランク速度同士の差分の時間変化に応じてスルーレートの設定値を調整することで、回生制動によるショックを和らげることが可能となる。例えば、演算部１２０は、第３の値a(Crank)が基準値a(Crank)(TH)より大きくなると、モータ１０５の回生量が第１の割合（スルーレート１’）で増加するようにモータ１０５を制御し、第３の値a(Crank)が基準値a(Crank)(TH)より小さくなると、モータ１０５の回生量が第１の割合（スルーレート１’）より小さい第２の割合（スルーレート２’）で増加するようにモータ１０５を制御してもよい。あるいは、演算部１２０は、第３の値a(Crank)が大きくなるにつれて、モータ１０５の回生量の増加の割合（スルーレート）が増加するようにモータ１０５を制御してもよい。

また、演算部１２０は、モータ１０５の動作態様を示す複数のモードのうち、所定のモードが選択された場合に、二次電池１０１に対して回生充電を行うように、モータ１０５を制御してもよい。かかる実施形態によれば、搭乗者の意思を反映させることができて、乗り心地が向上する。

あるいは、モータ１０５及び制御装置１０２を備えた電動機の回生駆動装置である。あるいは、車両本体及び上述した電動機の回生駆動装置を備えた電動アシスト自転車１である。かかる実施形態によれば、回生の機会を増やすことができるため、効率よく電力回生できる。したがって、二次電池１０１の充電１回あたりの走行距離を延ばすことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。上述した各部材の素材、形状、及び配置は、本発明を実施するための実施形態に過ぎず、発明の趣旨を逸脱しない限り、様々な変更を行うことができる。

例えば、本実施形態では人力駆動されない方の車輪１８をモータ１０５で電力駆動したが、モータ１０５は、人力駆動される方の車輪１９を回転駆動してもよい。

１ 電動アシスト自転車
１４ クランク
１８、１９ 車輪
１０１ 二次電池
１０２ 制御装置
１０５ モータ
１０８ クランク回転センサ
１０９ 前輪回転センサ
１２１ 演算部
１２２ クランク回転入力部
１２３ 前輪回転入力部

Claims (20)

1. 車両に設けられ、人力で回転するクランクを通じて駆動される車輪の回転量を検出する車輪回転検出部と、
   前記クランクの回転量を検出するクランク回転検出部と、
   前記車輪の回転量に基づいて第１の値を算出し、かつ、前記クランクの回転量に基づいて第２の値を算出し、前記第１の値及び前記第２の値のうち少なくとも前記第２の値に基づいて、前記車輪に駆動力を供給する電動機を通じて回生充電が行われる蓄電装置に対して回生制御を行うための制御情報を算出し、当該制御情報に基づいて前記電動機の回生量を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする電動機の回生制御装置。
2. 前記第１の値は、前記車輪の回転量に基づいて算出された速度を示す値であり、
   前記第２の値は、前記クランクの回転量に基づいて算出された速度を示す値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の回生制御装置。
3. 前記第１の値は、前記車輪の回転量に基づいて算出された距離を示す値であり、
   前記第２の値は、前記クランクの回転量に基づいて算出された距離を示す値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の回生制御装置。
4. 前記制御部は、前記第２の値に対する前記第１の値の割合が所定の割合よりも大きくなると、前記蓄電装置に対して回生充電を行うように、前記電動機を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電動機の回生制御装置。
5. 前記制御部は、前記第２の値に対する前記第１の値の割合が所定の割合よりも大きくなるにつれて、前記蓄電装置に対する回生充電量が増大するように、前記電動機を制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電動機の回生制御装置。
6. 前記制御部は、前記第２の値に対する前記第１の値の割合が所定の割合を超えると、前記蓄電装置に対する回生充電量が所定量となるように、前記電動機を制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電動機の回生制御装置。
7. 前記制御部は、前記第１の値が前記第２の値よりも大きくなると、前記蓄電装置に対して回生充電を行うように、前記電動機を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電動機の回生制御装置。
8. 前記制御部は、前記第１の値と前記第２の値との差分が大きくなるにつれて、前記蓄電装置に対する回生充電量が増大するように、前記電動機を制御する
   ことを特徴とする請求項７に記載の電動機の回生制御装置。
9. 前記制御部は、前記第１の値と前記第２の値との差分が所定値を超えると、前記蓄電装置に対する回生充電量が所定量となるように、前記電動機を制御する
   ことを特徴とする請求項７に記載の電動機の回生制御装置。
10. 前記制御部は、前記第１の値が所定速度未満を示す値であると、前記蓄電装置に対する回生充電を停止するように、前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項２に記載の電動機の回生制御装置。
11. 前記制御部は、前記第１の値が所定距離未満を示す値であると、前記蓄電装置に対する回生充電を停止するように、前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項３に記載の電動機の回生制御装置。
12. 前記制御部は、前記第１の値と前記第２の値との差分の所定時間あたりの変化量を示す第３の値に基づいて、前記電動機の回生量の増加の割合が変化するように、前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の電動機の回生制御装置。
13. 前記制御部は、前記第３の値が基準値より大きくなると、前記電動機の回生量が第１の割合で増加するように前記電動機を制御し、前記第３の値が前記基準値より小さくなると、前記電動機の回生量が前記第１の割合より小さい第２の割合で増加するように前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の電動機の回生制御装置。
14. 前記制御部は、前記第３の値が大きくなるにつれて、前記電動機の回生量の増加の割合が増加するように前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の電動機の回生制御装置。
15. 前記制御部は、第１時刻における前記第２の値と前記第１時刻より前の第２時刻における前記第２の値との差分の所定時間あたりの変化量を示す第３の値に基づいて、前記電動機の回生量の増加の割合が変化するように、前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の電動機の回生制御装置。
16. 前記制御部は、前記第３の値が基準値より大きくなると、前記電動機の回生量が第１の割合で増加するように前記電動機を制御し、前記第３の値が前記基準値より小さくなると、前記電動機の回生量が前記第１の割合より小さい第２の割合で増加するように前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の電動機の回生制御装置。
17. 前記制御部は、前記第３の値が大きくなるにつれて、前記電動機の回生量の増加の割合が増加するように前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の電動機の回生制御装置。
18. 前記制御部は、前記電動機の動作態様を示す複数のモードのうち、所定のモードが選択された場合に、前記蓄電装置に対して回生充電を行うように、前記電動機を制御する
    ことを特徴とする請求項１〜１７の何れか一項に記載の電動機の回生制御装置。
19. 請求項１に記載の電動機及び回生制御装置を備えたことを特徴とする電動機の回生駆動装置。
20. 請求項１９に記載の車両及び回生駆動装置を備えたことを特徴とする電動補助車両。